CN102403481A - 电池单元 - Google Patents

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Abstract

一种电池单元，包括：充、放电力的单电池；具有包围单电池的外周侧的外周壁部分和设置于外周壁部分内并支撑单电池的支撑体的支架，其中，两个单电池从支架的前表面侧和后表面侧插入外周壁部分中，并且安装在支撑体的两个侧表面上。

Description

电池单元
技术领域
本发明涉及一种电池单元，具体地，涉及一种具有高能量密度并且耐外部应力的电池单元。
背景技术
在相关技术中，作为普及电动车或智能电网的要点，期待更安全和高便利性的电池单元的开发。
例如，日本未审查专利申请公开第2009-105058号公开了一种可有效地装配并可安全地执行布线操作的组合电池。
发明内容
迄今为止开发了各种电池单元，但是在未来，将需要具有高能量密度并且耐外部应力的电池单元。
期望提供一种具有高能量密度并且耐外部应力的电池单元。
根据本发明的实施方式，提供了一种电池单元，其包括充、放电力的单电池；具有包围单电池的外周侧的外周壁部分和设置于外周壁部分内并支撑单电池的支撑体的支架，其中，两个单电池从支架的前表面侧和后表面侧插入外周壁部分中，并且安装在支撑体的两侧表面上。
在本发明的实施方式中，电池单元包括充、放电力的单电池；具有包围单电池的外周侧的外周壁部分以及设置于外周壁部分内并支撑单电池的支撑体的支架。此外，两个单电池从支架的前表面侧和后表面侧插入外周壁部分中，并且安装在支撑体的两侧表面上。
根据本发明的实施方式，可提供一种具有高能量密度并且耐外部应力的电池单元。
附图说明
图1A和图1B是示出应用了本发明实施方式的电池单元的第一实施方式的结构实例的透视图；
图2是电池单元的分解状态的透视图；
图3A至图3C是说明汇流条的配置的图；
图4A和图4B是描述电池单元的保护结构的图；
图5A至图5C是描述电池单元的端子连接结构的图；
图6A至图6C是描述支架和汇流条之间的连接结构的图；
图7A至图7C是描述设置于汇流条中的悬孔的图；
图8A至图8C是描述汇流条的形状的图；
图9是描述电池单元组合而成的电池模块的结构实例的图；
图10是描述平行块的端子的方向的图；
图11A和图11B是描述用于防止平行块的插入方向错误的方案的图；
图12是描述用于防止平行块的插入方向错误的方案的图；
图13是示出形成于支架中的凹部和凸部的图；
图14A和图14B是描述堆叠三个电池单元时的方向的图；
图15是示出在正确的方向上将平行块插入模块外壳中的情况的实例的图；
图16是示出在不正确的方向上将平行块插入模块外壳中的情况的实例的图；
图17是示出第一实施方式的电池单元的变形例的透视图；
图18是描述冷却外壳被安装在电池单元上的配置的图；
图19A和图19B是示出处于安装有冷却外壳的状态下的电池单元的图；
图20A和图20B是描述固定冷却外壳的结构的图；
图21A和图21B是描述电池单元中的保护结构的图；
图22是示出应用了本发明实施方式的电池单元的第二实施方式的结构实例的分解图；
图23是示出铝波纹板的结构的图；
图24是描述电池单元的制冷剂的循环的图；
图25是描述连接多个电池单元的端子的结构的图；
图26A和图26B是示出端子和连接器的连接结构的图；
图27A和图27B是连接器的透视图；
图28A和图28B是端子和连接器的放大图；
图29A和图29B是描述连接器的固定的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图具体描述应用了本发明实施方式的具体实施方式。
图1A和图1B是示出应用了本发明实施方式的电池单元的第一实施方式的结构的透视图。
图1A和图1B分别示出了从不同的侧面观察的电池单元11，在图1A中主要示出的一侧是电池单元11的前表面侧，在图1B中主要示出的一侧是电池单元11的后表面侧。
如图1A和图1B所示，电池单元11包括单电池12-1和12-2、支架13，以及汇流条(bus bar)14-1和14-2。
单电池12-1和12-2被设置为使得电池元件(例如，包括诸如锂离子金属氧化物的电池材料)使用绝缘片(诸如层叠膜)封装，以组成单电池主体，并且，单电池主体的两个侧表面上的用于充电或放电的电极端子电连接至电池元件。
支架13是用于确保单电池12-1和12-2的强度的支撑工具，单电池12-1被安装在支架13的前表面侧上，并且单电池12-2被安装在支架13的后表面侧上。另外，即使当从前表面侧和后表面侧中的任何一侧观察时，支架13都具有基本上相同的形状，但是，在一个下角部分中形成切角部分15，观察到切角部分15位于右下方的一侧是前表面侧，观察到切角部分15位于左下方的一侧是后表面侧。
汇流条14-1和14-2是具有大致L形的金属件，并且被安装在支架13的两个侧表面上，使得与单电池12-1和12-2的电极端子连接的连接部分被设置于支架13的侧表面上，并且与电池单元11的外部连接的端子被设置在支架13的上表面上。
接下来，图2示出了电池单元11的分解状态的透视图，图2中的上侧是电池单元11的前表面侧，图2中的下侧是电池单元11的后表面侧。
如图2所示，单电池12-1具有电极端子21-1和22-1，被形成为分别从方形板形状的单电池主体23-1的两个侧表面向外伸出。设置电极端子21-1和22-1，以沿着单电池主体23-1的一个表面(图2的实例中的前表面侧的表面)延伸。因此，单电池12-1具有凸状，其中，单电池主体23-1从其上设置有电极端子21-1和22-1的表面凸出。
类似地，单电池12-2具有凸状，其中，电极端子21-2和22-2被设置于单电池主体23-2的另一表面(图2的实例中的后表面侧的表面)上，并且，单电池主体23-2从其上设置有电极端子21-2和22-2的表面凸出。
此外，在单电池主体23-1和23-2的具有凸状的一侧彼此面对而组合的状态下，单电池12-1和12-2被安装在支架13上。也就是说，单电池12-1和12-2被安装在支架13上以使得分别地，其上设置有电极端子21-1和22-1的表面面向前表面侧，并且具有电极端子21-2和22-2的表面面向后表面侧。
支架13具有外周壁24和肋部25。外周壁24比单电池12-1和12-2的单电池主体23-1和23-2的外周稍宽，也就是说，外周壁24被形成为使得在电池12-1和12-2被安装的状态下包围单电池主体23-1和23-2。在外周壁24的内侧上形成肋部25，以在外周壁24的厚度方向上从中心部分向内延伸。
在图2的结构中，单电池12-1和12-2被从支架13的前表面侧和后表面侧插入外周壁24中，并通过两侧均具有粘性的双面胶带16-1和16-2贴合至支架13的肋部25的两个侧表面。双面胶带16-1和16-2具有沿着单电池12-1和12-2的外周端的预定宽度的大致“□”形状，并且，可通过贴合双面胶带16-1和16-2的区域来提供支架13的肋部25。
以此方式，肋部25被形成为沿着单电池12-1和12-2的外周端从外周壁24的内侧向内延伸预定宽度，并且，肋部25的内侧是开口部分。因此，在通过双面胶带16-1从支架13的前表面侧贴合至肋部25的单电池12-1和通过双面胶带16-2从支架13的后表面侧贴合至肋部25的单电池12-2之间，由开口部分产生间隙。
也就是说，由于在支架13的中心部分中形成开口部分，因此单电池12-1和12-2被安装在支架13上以具有厚度为肋部25的厚度和双面胶带16-1与16-2的厚度的总尺寸的间隙。例如，尽管由于充电或放电或气体的产生而在单电池12-1和12-2中产生微小的膨胀，但通过间隙提供的间隙变为释放单电池12-1和12-2的膨胀的空间。因此，可排除单电池12-1和12-2的膨胀部分增加电池单元11的总厚度的这种影响等。
此外，当单电池12-1和12-2被贴合至肋部25时，在贴合区域较宽的情况下，需要相当大的压力，但通过将肋部25的贴合表面限制于外周端，可有效地施加压力并简单地贴合。结果，可减小在制造过程中施加至单电池12-1和12-2的应力。
此外，如以下使用图6A至图6C所描述的，通过使用爪部和压力装配将汇流条14-1和14-2分别安装在支架13的两个侧表面上。单电池12-1的电极端子21-1和单电池12-2的电极端子21-2被贴合至汇流条14-1，并且，单电池12-1的电极端子22-1和单电池12-2的电极端子22-2被贴合至汇流条14-2。
如图2所示，通过将两个单电池12-1和12-2附接至一个支架13，例如，与将一个电池附接至一个支架的情况相比，可减小支架13的厚度和空间。结果，可提高能量密度。
此外，得益于可贴合两个单电池12-1和12-2的协同效应，电池单元11在厚度方向上的刚度可使得支架13的肋部25变薄。也就是说，例如，即使当肋部25的厚度为1mm(大约是树脂成型的厚度极限)以下时，也可将单电池12-1和12-2贴合在肋部25的两个侧表面上，由此，可在整个电池单元11中获得适当的刚度。此外，通过使肋部25的厚度变薄，电池单元11的厚度较薄并且体积被减小，结果是可提高电池单元11的能量密度。
此外，为了提高对外部应力的耐性，电池单元11具有以下结构：单电池12-1和12-2的外周面(两侧以及上表面和下表面)不与支架13的外周壁24的内周面接触，并且，单电池12-1和12-2的宽表面贴合至肋部25。
由于这种结构，可实现具有高能量密度并且耐外部应力的电池单元11。
接下来，将在图3A至图3C的基础上描述汇流条14-1和14-2的布置。
图3A示出了电池单元的前视图，图3B示出了在图3A中所示的箭头IIIB-IIIB的方向上的横截面图，图3C示出了图3B的横截面图中的左端部分的分解图。
这里，如上所述，在单电池主体23-1和23-2的具有凸状的一侧彼此面对而组合的状态下，单电池12-1和12-2被安装在支架13上。由于此原因，在单电池12-1的电极端子21-1和单电池12-2的电极端子21-2之间，提供了与单电池主体23-1和23-2的厚度相应的空间。同样地，在单电池12-1的电极端子22-1和单电池12-2的电极端子22-2之间也提供有空间。因此，通过使用该空间来设置汇流条14-1和14-2。
如图3C所示，可将汇流条14-2设置在形成于单电池12-1的电极端子22-1和单电池12-2的电极端子22-2之间的空间中，以确保在其上焊接汇流条14-2以及电极端子22-1和22-2的座面，并可确保很大的横截面面积以使大电流流过。
此外，通过设置汇流条14-1和14-2，可减小电池单元11的宽度方向上的尺寸W，以促进电池单元11的尺寸的减小。
另外，尽管单电池12-1的电极端子21-1和22-1以及单电池12-2的电极端子21-2和22-2被设置在电池单元11的两个侧表面上，但可通过汇流条14-1和14-2将与电池单元11的外部连接的端子集成在电池单元11的上表面侧上。
接下来，将参照图4A和图4B描述支架13对单电池12-1和12-2的保护结构。
图4A示出了电池单元11的前视图和在前视图中示出的箭头IVA-IVA的方向上的横截面图，图4B示出了图4A的横截面图中的上端部分和下端部分的分解图。
如上所述，单电池12-1和12-2的单电池主体23-1和23-2具有使用层叠膜等封装的电池元件，并且，需要保护其不受到来自外部的应力或冲击。为此原因，支架13具有这样的结构，即，其具有支持和保护组合状态的单电池12-1和12-2的功能。
如图4B所示，支架13被形成为使得在单电池12-1和12-2被安装在支架13上的状态中，在单电池12-1和12-2的外周侧和外周壁24的内周侧之间提供了间隙d1。
也就是说，支架13的外周壁24的纵向尺寸被设计为是对单电池12-1和12-2的单电池主体23-1和23-2的纵向尺寸增加上间隙d1和下间隙d1的尺寸。类似地，支架13的外周壁24的横向尺寸被设计为是对单电池12-1和12-2的单电池主体23-1和23-2的横向尺寸增加右间隙d1和左间隙d1的尺寸。
以此方式，由于单电池12-1和12-2的外周侧表面(其强度低)由支架13以间隙d1包围，因此，避免了从外部直接传递至单电池12-1和12-2的外周部分的冲击。也就是说，支架13具有保护单电池12-1和12-2不受到外部冲击的保护结构。
此外，支架13被形成为比单电池12-1和12-2的厚度大间隙d2。例如，从支架13的外周壁24的表面或后面到肋部25的深度被设计为是对单电池12-1和12-2的厚度增加间隙d2的尺寸(另外，在使用双面胶带16(图2)的情况下，是考虑了双面胶带16的厚度的尺寸)。结果，支架13还可承受厚度方向上的应力，这可保护单电池12-1和12-2不受到厚度方向上的应力。
接下来，将参照图5A至图5C描述单电池12-1和12-2的端子连接结构。
图5A是电池单元11的透视图，图5B和图5C是端子部分的分解图。
例如，如图5A所示，单电池12-1的电极端子21-1是负极侧的端子，电极端子22-1是正极侧的端子。类似地，单电池12-2的电极端子21-2是负极侧的端子，电极端子22-2是正极侧的端子。
在图5B中，电极端子21-1和电极端子21-2被设置为彼此面对，并连接至汇流条14-1，并且，电极端子22-1和电极端子22-2被设置为彼此面对，并连接至汇流条14-2。以此方式，通过将相同的极彼此连接的连接结构作为相对的布置，电池单元11的容量变成电池单元单体的容量的两倍。
此外，在图5C中，电极端子21-1和电极端子21-2被设置为彼此面对，并连接至汇流条14-1’，并且，电极端子22-1和电极端子22-2被设置为彼此面对，并连接至汇流条14-2’。以此方式，通过将不同的极彼此连接的连接结构作为相对的布置，电池单元11的电压变成电池单元单体的电压的两倍。另外，与汇流条14-1和14-2不同，汇流条14-1’和14-2’采用通过图5C所示的虚线被分成两个部分的结构。
以此方式，在电池单元11中，通过选择单电池12-1和12-2在被安装在支架13上时的方向以及采用适当的汇流条，可进行相同的极之间的连接或不同的极之间的连接。此外，通过使用低成本的单电池12-1和12-2，可以以低成本生产重视容量或重视电压的电池单元11。
接下来，将参照图6A至图6C描述支架13与汇流条14-1和14-2之间的连接结构。
图6A示出了电池单元11的透视图，图6B示出了支架13与汇流条14-1和14-2的透视图，图6C示出了连接部分的分解图。
如图6A所示，从支架13的两个侧表面安装汇流条14-1和14-2，以使与电池单元11的外部电连接的端子31-1和31-2被设置在支架13的上表面侧上。此外，在汇流条14-1和14-2中，设置于支架13的侧表面上的侧表面部分32-1和32-2被固定至支架13。
这里，在将汇流条14-1和14-2固定至支架13的固定方法中，采用不使用螺钉的单按(one-touch)安装，例如，通过使用压力装配(pressure-fitted)的固定方法和使用爪部的固定方法，来执行该固定。
在使用压力装配的固定方法中，使用形成于汇流条14-1和14-2的下端部分(设置端子31-1和31-2的一侧的相对侧的端部)中的压力装配部分33-1和33-2。压力装配部分33-1和33-2具有大约U形的横截面，并且两个侧面的外部尺寸被设计为是能够关于形成在支架13的侧面上的凹槽的尺寸进行压力装配的尺寸。
此外，在使用爪部的固定方法中，使用形成于汇流条14-1和14-2的侧表面部分32-1和32-2的上端附近的凹口部分。在图6C中，以放大的方式示出了形成于汇流条14-2中的凹口部分34-2的附近，并且，在支架13中形成与凹口部分34-2相应的爪部41。因此，通过将汇流条14-2从侧表面插入支架13，将爪部41与凹口部分34-2嵌合，汇流条14-2被固定至支架13。同样地，尽管未示出，但也通过使用爪部41和凹口部分34-2来固定汇流条14-1。
以此方式，汇流条14-1和14-2被固定至支架13，由此，例如与采用使用螺钉的固定方法的情况相比，考虑强度而需要具有螺钉长度的设计并不是必需的，因此可减小电池单元11的尺寸。此外，通过采用使用压力装配和爪部的固定方法，可使用最小的努力将汇流条14-1和14-2固定至支架13。
此外，因为采用在侧表面部分32-1和32-2的端子31-1和31-2一侧上通过爪部的固定方式，因此，由端子或连接器产生的力被施加至端子31-1和31-2，防止了汇流条14-1和14-2被从支架13去除。
在汇流条14-1和14-2中，执行镀层处理以具有耐腐蚀性。通常，在执行镀层处理的过程中，需要通过线来悬挂部件，并且需要在汇流条14-1和14-2中设置用于通过线悬挂的悬挂孔。在当被装配为电池单元11时在电流通过汇流条14-1和14-2的部分中设置悬挂孔的情况下，由于汇流条14-1和14-2的横截面面积被减小，因此这种情况在使大电流流过方面是不合期望的。
因此，将参考图7A至图7C描述设置于汇流条14-1和14-2中的悬挂孔(通孔)。
图7A示出了电池单元11的前视图，图7B示出了支架13与汇流条14-1和14-2彼此组合的状态下的透视图，且图7C示出了汇流条14的透视图。
在图7A中，通过箭头在汇流条14-2中示出的范围(即，从基于单电池12-1的电极端子22-1的下端的位置到端子31-2的顶端的范围)是电流流过的范围。
因此，在电流流过的范围之外，即，如图7C所示，在设置于汇流条14的下端中的压力装配部分33中，形成悬挂孔35。以此方式，通过在电流流过的范围之外设置悬挂孔35，可避免电流流过的范围的横截面面积的减小。
此外，汇流条14在从单电池12-1和12-2收集并传输电流方面起作用，但为了使大电流流过，需要一定程度的横截面面积。由于难以使端子31的宽度比电池单元11的宽度宽，所以，在一些情况下，由于几何形状的限制而难以实现足够的宽度。因此，在汇流条14中，没有通过回折(foldback)(边缘弯曲)材料来使宽度变宽，确保了横截面面积。
将基于图8A至图8C描述汇流条14的形状。
图8A示出了汇流条14的透视图，图8B和图8C示出了端子31的附近的放大图。
如图8A至图8C所示，在汇流条14中，与单电池12的电极端子21或22连接的侧表面部分32具有金属板材料被弯曲成大约U形的形状。另外，端子31需要较薄以适合电池单元11的宽度，端子31具有金属板材料在此部分中被回折的结构。
此外，以此方式，在回折金属板材料的情况下，需在其基部形成加工所需的凹口，凹口36和37被形成在汇流条14中。这里，凹口36和37的形成位置彼此偏移。例如，如果分别从相同位置的相对侧形成凹口36和37，则横截面在该位置中部分地变细。
因此，通过沿着电流流过汇流条14的方向偏移凹口36和37的形成位置，可避免横截面部分变细。
如上所述地构造电池单元11，并将多个电池单元11彼此组合，使得可获得预定电压。
接下来，将基于图9描述其中组合了电池单元11的电池模块的结构实例。
电池模块51包括模块壳体52、橡胶片部分53、电池部分54、电池盖55、固定片部分56、电子零件部分57和模块盖58。
模块壳体52是用于储存电池单元11并将其安装在所使用的设备上的壳体，并且，在图9的结构实例中，模块壳体52具有能够储存24个电池单元11的尺寸。
橡胶片部分53是放在电池单元11的底面上以减小冲击等的片。在橡胶片部分53中，对每三个电池单元11设置一块橡胶片，并且设置八个橡胶片以与24个电池单元11配合。
在图9的结构实例中，电池部分54被构造为使得24个电池单元11彼此组合。此外，电池部分54具有这样的连接结构，在该结构中，3个电池单元11彼此并联以构成平行块61，并且8个平行块61彼此串联。
电池盖55是用于固定电池部分54的盖子，并设置有与电池单元11的汇流条14的端子31相应的开口。
固定片部分56是设置于电池盖55的上表面上的片，与电池盖55和模块盖58紧密接触，并且，当将模块盖58固定至模块壳体52时，固定片部分56被固定在其位置处。
电子零件部分57具有电子元件，例如，连接电池单元11的汇流条14的端子31的金属板材料，或控制电池单元11的充电或放电的充电或放电控制电路。充电或放电控制电路例如被设置在成为电池部分54中的两行的汇流条14之间的空间中。
模块盖58是用于在将每个部分储存在模块壳体52之后封闭模块壳体52的盖子。
这里，平行块61(其中，3个电池单元11彼此连接)在电池模块51中串联，由此构造电池部分54，并且，通过包括在电子零件部分57中的金属板材料来执行串联。因此，在电池部分54中，平行块61被分别设置为使得端子的方向对于每个平行块61来说交替改变，也就是说，彼此相邻的平行块61的正极端子和负极端子对准。因此，在电池模块51中，需要能够避免彼此相邻的平行块61的相同极性的端子对准的方案。
例如，如图10所示，通过正极端子与负极端子相邻的布置，将由电池单元11-1至11-3组成的平行块61-1和由电池单元11-4至11-6组成的平行块61-2储存在模块壳体52内。
为了限制于这种布置，使用形成于电池单元11的支架13的下侧的一个角部分中的切角部分15。
例如，如图11A、图11B和图12所示，在平行块61中，电池单元11-1和11-3彼此组合，使得相应的切角部分15-1至15-3在相同的方向上，由此形成切角区域62。此外，在模块壳体52中，形成取决于切角区域62的斜率的倾斜部分63，并且，通过取决于3个电池单元11的厚度的长度交替地设置倾斜部分63。
以此方式，当通过平行块61的切角区域62和模块壳体52的倾斜部分63来尝试将平行块61在错误的方向上储存在模块壳体52中时，平行块61的下侧的角部分与模块壳体52的倾斜部分63接触。在此情况下，由于平行块61从模块壳体52的底面浮出，因此平行块61未被完全储存在模块壳体52中。结果，在电池模块51中，避免了彼此相邻的平行块61的相同极性的端子被布置为彼此相邻。
接下来，参照图13至图16，将给出以下配置的描述：在构成平行块61时电池单元11在相同的方向上彼此组合，并且防止了在将平行块61插入模块壳体52时方向上的错误。
图13示出了从前表面侧和后表面侧观察电池单元11时的透视图，以及电池单元11的上角部分的放大图。
在支架13的前表面侧的上侧中，在左角部分中形成凹部71，并在右拐部分中形成凹部72。此外，在支架13的后表面侧的上侧中，在左角部分中形成凸部73，并在右角部分中形成凸部74。因此，在形成平行块61的情况下，当在面内方向上堆叠电池单元11时，另一电池单元11的凸部73和凸部74被插入一个电池单元11的凹部71和凹部72中。此外，通过凹部71的纵向肋部防止了重叠之后凹部71的横向偏离。
例如，如图14A所示，当电池单元11-1至11-3在相同方向上时，电池单元11-2的凸部73-2和74-2被插入电池单元11-1的凹部71-1和72-1(虽然它们未被示出，但它们形成于凸部73-1和74-1的背面上)。同样，电池单元11-3的凸部73-3和74-3被插入电池单元11-2的凹部71-2和72-2(虽然它们未被示出，但它们形成于凸部73-2和74-2的背面上)。
以此方式，在电池单元11-1至11-3在相同方向上的情况下，在面内方向上堆叠它们时，由于相应的凹部71和72与凸部73和74嵌合，因此可构造平行块61使得在电池单元11-1至11-3中未产生横向偏离。
相反，如图14B所示，在电池单元11-3的方向不同的情况下，电池单元11-3的凹部71-3和72-3面向电池单元11-2的凹部71-2和72-2(虽然它们未被示出，但它们形成于凸部73-2和74-2的背面上)。因此，即使当在此状态下将电池单元堆叠在面内方向上时，由于电池单元11-2和11-3彼此未嵌合并且未稳定地固定至彼此，因此电池单元11-3相对于电池单元11-2横向滑动。
因此，当电池单元11-3的方向不同时，电池块未被组装为平行块61，并且，避免了端子在方向错误的状态下被连接。
此外，图15示出了平行块61在正确的方向上被插入模块壳体52的情况的实例。
如图15的左侧所示，当在正确的方向上插入平行块61时，如图15的右侧放大图所示，通过彼此相邻的平行块61，一个支架13的凸部73平行于另一支架13的凸部74。以此方式，当平行块61的方向是正确的时，平行块61被插入模块壳体52，使得凸部73不干扰凸部74。
同时，图16示出了平行块61在错误的方向上被插入模块壳体52的情况的实例。
如图16的左侧所示，当在错误的方向上插入平行块61时，如图16的右侧放大图所示，待插入的平行块61的支架13的凸部73和74与相邻的电池单元11的上表面接触。结果，防止了在错误的方向上插入平行块61。
以此方式，在电池单元11中，形成于支架13中的凹部71和72以及凸部73和74被构造为同时具有以下两个功能：在面内方向上堆叠单电池12时避免单电池12在不同的方向上彼此组合的功能，在将平行块61从上部方向储存在模块壳体52中时避免在不同的方向插入平行块61的功能。
另外，在电池单元11中，除了使用如上参照图11A、图11B和图12所描述的切角区域62来防止在错误方向上插入以外，还通过使用形成于支架13中的凸部73和74来防止在错误方向上的插入。以此方式，通过采取多种预防措施，防止了平行块61的端子被错误地彼此连接，由此可更安全地使用电池单元11。
接下来，图17是示出了第一实施方式的电池单元的变形例的透视图。
图17所示的电池单元11’具有两个与图1的电池单元11相同的单电池12-1和12-2。
在电池单元11’中，输出端子81-1与汇流条14-1的端子31-1的上表面电连接，并且输出端子81-2与汇流条14-2的端子31-2的上表面电连接。输出端子81-1和81-2被用在通过电缆等连接电池单元11’与外部装置的过程中，并将聚积于电池单元11’中的电功率输出至外部装置。例如，输出端子81-1和81-2是形成有螺纹的杆状构件，并且，可通过使用螺母来固定其上安装有的O型咬口端子的电缆。
此外，在电池单元11’中，在支架13’的上表面的两端附近形成壁部82-1和82-2。壁部82-1具有大致U形形状，当从上侧观察时，其在支架13’的右侧表面方向上开口，并且被形成为在汇流条14-1被安装在支架13’上的状态下从三侧包围汇流条14-1的端子31-1。类似地，壁部82-2也被形成为从三侧包围汇流条14-2的端子31-2。通过以此方式形成的壁部82-1和82-2，可限制端子31-1和31-2的移动。
接下来，将基于图18描述冷却壳体被安装在电池单元11’上的结构。
如图18所示，经由导热片91-1将冷却壳体92-1安装在电池单元11’的前表面侧上，并经由导热片91-2将冷却壳体92-2安装在电池单元11’的后表面侧上。
例如，通过弯曲薄金属板(例如铝)的端部，形成冷却壳体92-1和92-2。此外，冷却壳体91-1和92-2具有以下形状：在冷却壳体92-1和92-2彼此组合的状态下，其覆盖电池单元11’的前表面和后表面并覆盖电池单元11’的底面。
此外，为了不在冷却壳体92-1和单电池12-1之间产生间隙，冷却壳体92-1和单电池12-1通过导热片91-1彼此紧密接触。类似地，冷却壳体92-2和单电池12-2通过导热片91-2彼此紧密接触。结果，经由导热片91-1和91-2，单电池12-1和12-2中产生的热量被有效地传递并辐射至冷却壳体92-1和92-2。
此外，当采用将冷却壳体92-1和92-1安装至电池单元11’的结构时，冷却壳体92-1和92-2与汇流条14-1(包括焊接至汇流条14-1的电极端子21-1和21-2)之间的部分必须绝缘，并且冷却壳体92-1和92-2与汇流条14-2(包括焊接至汇流条14-2的电极端子22-1和22-2)之间的部分必须绝缘。由于此原因，使用具有延展性的绝缘片93-1和93-2。
也就是说，绝缘片93-1弯曲成大致U形，以符合电池单元11’的右侧表面部分，以覆盖汇流条14-1，并且绝缘片93-1被夹在汇流条14-1与冷却壳体92-1和92-2之间。类似地，绝缘片93-2弯曲成大致U形，以符合电池单元11’的左侧表面部分，以覆盖汇流条14-2，并且绝缘片93-2被夹在汇流条14-2与冷却壳体92-1和92-2之间。
此外，为了固定冷却壳体92-1和92-2以及绝缘片93-1和93-2，侧盖94-1和94-2被安装在电池单元11’的两个侧表面上。
侧盖94-1具有大致L形，其覆盖电池单元11’的上表面的一部分(例如，除了输出端子81-1以外的汇流条14-1的端子31-1)和电池单元11’的右侧表面。此外，侧盖94-2也具有大致L形。此外，如稍后参照图20A和图20B所描述的，侧盖94-1和94-2形成有爪部，以固定冷却壳体92-1和92-2。
此外，如图18所示，冷却壳体92-1和92-2是具有相同形状的构件。此外，冷却壳体92-1和92-2被形成为以下形状：冷却壳体92-1和92-2均未覆盖电池单元11’的整个底表面，而在冷却壳体92-1和92-2彼此组合的状态下，该形状覆盖电池单元11’的整个底表面。
接下来，图19A和图19B示出了安装有冷却壳体92-1和92-2的状态的电池单元11’。图19A示出了单体的电池单元11’，图19B示出了布置四个电池单元11’-1至11’-4的状态。
接下来，如图19A所示，电池单元11’处于其前表面侧、后表面侧和底表面侧覆盖有冷却壳体92-1和92-2的状态。例如，当支架13’由树脂形成时，单电池12-1和12-2中产生的热量难以从电池单元11’的底表面侧辐射。相反，冷却壳体92-1和92-2覆盖电池单元11’的底表面侧，由此，经由冷却壳体92-1和92-2，单电池12-1和12-2中产生的热量轻松地从电池单元11’的底表面侧辐射。
特别地，如图19B所示，在布置多个电池单元11’的状态下，通过冷却由电池单元11’-1至11’-4的底面构成的平面，可有效地冷却所有电池单元11’-1至11’-4。例如，通过将多个电池单元11’放在冷却机构(未示出)上，可在减小其体积的同时有效地冷却电池单元11’。
也就是说，通过采用具有高热导率的材料的薄板作为冷却壳体92-1和92-2，可抑制电池单元11’的体积的增加。另外，通过冷却壳体92-1和92-2从电池单元11’的底面执行热辐射，可提高冷却效率。
接下来，将参照图20A和图20B描述固定冷却壳体92-1和92-2的结构。
图20A示出了在冷却壳体92-1和92-2之间插入电池单元11’并且侧盖94-2被安装至其上之前的状态下的电池单元11’的左侧部分。此外，图20B示出了图20A所示的电池单元11’的上部的放大图。
在冷却壳体92-1和92-2中，分别在其两个侧端的三个位置处形成爪部，并且，在被安装在电池单元11’上的状态下，爪部被弯曲以被设置于电池单元11’的侧表面上。此外，在冷却壳体92-1和92-2的爪部位置处，分别形成嵌合孔。此外，在侧盖94-1和94-2中，在与形成于冷却壳体92-1和92-2的爪部中的嵌合孔相应的位置处分别形成爪部。
例如，在图20A所示的白色箭头的顶端侧上形成冷却壳体92-1和92-2的嵌合孔，并在白色箭头的近端侧上形成侧盖94-2的爪部。
也就是说，当将侧盖94-2从电池单元11’的左表面侧朝着白色箭头的方向安装在电池单元11’上时，如图20B所示，形成于侧盖94-2中的爪部97被插入形成于冷却壳体92-1中的爪部95中的嵌合孔96，并且，爪部97和嵌合孔96彼此嵌合。类似地，虽然未示出，但侧盖94-2的另一爪部与冷却壳体92-1和92-2的另一嵌合孔嵌合。此外，在电池单元11’的右侧部分中，侧盖94-1的爪部与冷却壳体92-1和92-2的嵌合孔嵌合。
结果，侧盖94-1和94-2可将冷却壳体92-1和92-2可靠地固定至电池单元11’。
此外，通过采用冷却壳体92-1和92-2被安装以在其之间插入电池单元11’的结构，例如，可应对单电池12的膨胀。也就是说，可采用侧盖94-1和94-2稍微移动以根据单电池12的膨胀而在宽度方向上打开的结构。
如参照图4A和图4B描述的，电池单元11具有支架13保护单电池12-1和12-2的结构。类似地，电池单元11’具有单电池12-1和12-2受到保护并且支架13’以及侧盖94-1和94-2保护冷却壳体92-1和92-2的端面的结构。
将参照图21A和图21B描述电池单元11’中的保护结构。
图21A示出了电池单元11’的前视图，图21B示出了图21A所示的箭头XXIB-XXIB的方向上的横截面图中的上端部分的放大图。
如图21B所示，支架13’被形成为使得单电池12-1和12-2被安装并且上表面侧的外周壁24在两侧均比安装有冷却壳体92-1和92-2的状态下的厚度方向上的尺寸D上升间隙d3。例如，从支架13’的上表面侧的外周壁24的表面到肋部25的深度被设计为使其成为对单电池12-1和冷却壳体92-1的厚度尺寸增加间隙d3的尺寸(此外，在使用双面胶带16(图2)的情况下，为考虑了双面胶带16的厚度的尺寸)。类似地，从支架13’的上表面侧的外周壁24的背面到肋部25的深度也被设计为是对单电池12-2和冷却壳体92-2的厚度尺寸增加间隙d3的尺寸。
此外，与支架13’的上表面侧的外周壁24同样，侧盖94-1和94-2的厚度方向(当总体上观察电池单元11’时的厚度方向)也被设计为是对上述尺寸D的两个侧表面均增加间隙d3的尺寸。
以此方式，通过设计支架13’的上表面侧的外周壁24的尺寸以及侧盖94-1和94-2的尺寸，冷却壳体92-1和92-2的上端面和左右端面可覆盖有支架13’以及侧盖94-1和94-2。结果，可保护冷却壳体92-1和92-2的端面不受到外部的应力或冲击。
此外，由于单电池12-1和12-2的整个外周表面可由支架13’与冷却壳体92-1和92-2包围，所以能够可靠地保护单电池12-1和12-2不受到外部的影响。
接下来，图22是示出了应用了本发明实施方式的第二实施方式的结构实例的分解图。
电池单元101与图2的电池单元11的相同之处在于，包括单电池12-1和12-2、汇流条14-1和14-2以及双面胶带16-1和16-2。同时，电池单元101与电池单元11的不同之处在于，包括具有与支架13的结构不同的结构的支架102。
电池单元11的支架102被一体构成，而与此相反，电池单元101的支架102被构造为使得支架部件103和104与铝波纹板105彼此组合。
支架部件103和104被形成为以下形状：肋部25被从支架13排除，并且支架13在厚度方向上的中心被分成两部分。通过组合支架部件103和104，支架部件具有与支架13的外周壁24的形状大致相同的形状。
铝波纹板105是由铝薄板形成的构件，具有和支架13的肋部25的厚度相同的厚度，并且，其内部设置有通道，制冷剂(例如，空气、水等)在通道中循环。也就是说，如图23所示，铝波纹板105被构造为使得铝波面板11-3夹在两个铝平板111和112之间。
与以此方式被构造为夹在其间的铝波纹板105一起，支架部件103和104彼此组合，由此，构造了具有路径的支架102，制冷剂通过该路径在单电池12-1和12-2之间循环。
此外，在电池单元101中，使用采用了高热导率的材料(导热片)的双面胶带作为双面胶带16-1和16-2。另外，双面胶带16-1和16-2可具有将单电池12-1和12-2的整个表面附接至铝波纹板105的形状。
此外，如图24所示，支架102被构造为使得铝波纹板105的通道穿透电池单元101的底面和上表面。结果，通过使制冷剂从电池单元101的底面循环至其上表面，可将单电池12-1和12-2中所产生的热量有效地排出至外部，其中，单电池12-1和12-2经由双面胶带16-1和16-2与铝波纹板105紧密接触。
此外，通过将铝波纹板105的厚度设置为与支架13的肋部25的厚度大约相同的厚度(例如，大约0.8mm)，可以构造电池单元101而不增加电池单元11的体积。也就是说，可实现在减小总体积的同时具有改进的冷却性能的电池单元101。
另外，如果材料具有高热导率并可循环制冷剂，那么铝波纹板105并不限于图23所示的结构。此外，可通过执行铝波纹板105的夹物模压来一体地形成支架102，而不采用将铝波纹板105夹在支架部件103和104之间的结构。
接下来，将参照图25至图29B描述以下构造：当组合多个电池单元11以构造电池部分54(见图9)时，相应电池单元11的端子31彼此连接。
图25示出了以下状态：在基于图9描述的电池模块51的构造中，橡胶片部分53、电池部分54和电子零件部分57彼此组合。
如上所述，在电池部分54中，具有三个并联的电池单元11的平行块61(图10)串联，以构造电池部分54，并且六个电池单元11的端子31电连接。
作为电连接多个端子31的方法，例如，存在以下方法：用金属板材料在垂直方向上插入多个端子31，并通过使用螺钉来固定金属板材料。相反，在电池模块51中，采用以下方法：通过使用具有能够通过单按方式被安装在多个端子31上的结构的连接器121来电连接多个端子31。
图26A示出了图25所示的椭圆形部分的放大图，图26B示出了连接器121的透视图。
图26A示出了连接器121连接六个电池单元11A至11F的部分，且提供了以下构造：电池单元11A至11C的正极侧的端子31A至31C并联，电池单元11D至11F的负极侧的端子31D至31F并联，电池单元11A至11C的正极侧的端子31A至31C与电池单元11D至11F的负极侧的端子31D至31F串联。
如图26B所示，在连接器121中，在与端子31A至31F相应的位置中形成插入部分123A至123F，并且端子31A至31F被插入插入部分123A至123F，由此，端子31A至31F在连接器121的内部中彼此电连接。
此外，如图26A所示，提供用于锁定连接器121的制动杆122。制动杆122的两端能够固定至电池单元11A和11F，由此，工人在将端子31A至31F插入连接器121的插入部分123A至123F的方向上推动连接器121，然后用制动杆122锁定连接器121的后表面(形成有插入部分123A至123F的表面的相对侧的表面)，从而安装连接器121。
以此方式，可通过连接器121同时实现：端子31A至31C的并联、端子31D至31F的并联以及端子31A至31C与端子31D至31F的串联。
此外，如图27A和图27B所示，通过装配金属连接器131和树脂壳体132来构造连接器121。图27A示出了从上表面侧观察连接器121的透视图，图27B示出了从底表面侧观察连接器121的透视图。
在金属连接器131中，形成了取决于端子31的厚度的凹槽部分133，并且凹槽部分133的上下表面上设置有多个接触部分(未示出)。金属连接器131的多个接触部分被设置为能够在多个点与一个端子31接触，并且通过所谓的多点接触将金属连接器131与端子31电连接。
树脂壳体132是容纳金属连接器131以覆盖除了金属连接器131的底面以外的部分的壳体，并且，在与金属连接器131的凹槽部分133相应的高度处形成插入部分123A至123F。此外，在树脂壳体132的内周表面的底面附近形成用于保持所储存的金属连接器131的爪部134-1至134-4。
以此方式，通过金属连接器131被储存在树脂壳体132中的构造，关于外部的绝缘特性是非常好的，并可进一步改进稳定性。
此外，对每个插入部分123A至123F形成凹口部分，由此，可通过使用凹口部分，连接器121能够被更牢固地安装在支架13上。
这里，图28A示出了连接器121的插入部分123A的附近，图28B示出了端子31A的附近。
如图28A所示，在插入部分123A的下侧上形成切口部分124A。此外，如图28B所示，在支架13A的上表面的端子31A的下部上形成T形肋部125A。
此外，如图29A所示，通过使连接器121朝着端子31A至31F滑动(沿着所示箭头方向)，端子31A插入插入部分123A，并且T形肋部125A插入切口部分124A。以此方式，T形肋部125A被插入切口部分124A，由此，连接器121被固定在垂直于所示箭头的方向上，然后，通过制动杆122将连接器121固定在所示箭头的方向上。结果，连接器121被可靠地固定至支架13A至13F，由此，连接器121可进一步具有高抗振性。
以此方式，通过此构造(在该构造中，通过单按方式使用连接器121连接端子31A至31F)，例如，与使用金属板材料、螺钉等的构造相比，可降低装配所需的生产成本。此外，通过在金属连接器131中采用多点接触，可获得稳定的接触电阻(电导率)。
另外，本发明的实施方式不限于上述实施方式，可在不背离本发明的要点的范围内，进行各种改变。
本发明包含与在2010年9月9日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-201918以及在2010年10月7日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-227749中公开的主题相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应理解，根据设计需求和其他因素，可进行各种修改、组合、子组合和替代，其均在所附权利要求或其等价物的范围内。

Claims (13)

1.一种电池单元，包括：
单电池，充、放电力；以及
支架，具有包围所述单电池的外周侧表面的外周壁部分，以及设置在所述外周壁部分内并支撑所述单电池的支撑体，
其中，两个单电池从所述支架的前表面侧和后表面侧插入所述外周壁部分中，并且安装在所述支撑体的两侧的表面上。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，
所述单电池具有容纳电池元件的单电池主体，以及电连接至所述电池元件并被形成为从所述单电池主体的两个侧表面向外延伸的一对板形电极端子，并且
在所述电极端子被设置为沿一个表面延伸、具有从所述一个表面凸出的形状的所述单电池主体被彼此组合的状态下，两个单电池被安装在所述支架上。
3.根据权利要求1所述的电池单元，其中，
所述支撑体是从所述外周壁部分的内侧表面向内延伸的肋部，并且，在所述支架的中心部分中、所述肋部的内侧设置有开口部分。
4.根据权利要求1所述的电池单元，其中，
所述支架的外周壁部分的内周侧表面被形成为使得，当所述单电池被安装在所述支架上时，在所述内周侧表面和所述单电池的外周侧表面之间设置有预定间隙，并且所述支架的外周壁部分到所述支撑体的深度被形成为比所述单电池的厚度高。
5.根据权利要求1所述的电池单元，其中，
当两个单电池被安装在所述支架上时，以下两种布置是可选的：两个单电池的相同极性的电极端子彼此面对的布置；以及两个单电池的不同极性的电极端子彼此面对的布置。
6.根据权利要求1所述的电池单元，还包括：
两个电极件，电连接至所述单电池，
其中，通过使用压力装配和爪部的固定方法，两个电极件被安装在所述支架的两个侧表面上。
7.根据权利要求6所述的电池单元，其中，
与外部电连接的端子被设置在所述电极件的一端上，并且，在比电连接至所述单电池的部分更远的、作为所述电极件的另一端侧的端侧处形成有通孔。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其中，
所述电极件的端子具有金属板材料回折的结构。
9.根据权利要求1所述的电池单元，其中，
凸部形成在所述支架的前表面和后表面中的一个表面上，并且凹部形成在与所述凸部的相反侧相应的另一表面上。
10.根据权利要求1所述的电池单元，其中，
所述支撑体是其内部设置有制冷剂的流通通道的板形件。
11.根据权利要求1所述的电池单元，还包括：
冷却壳体，被安装为至少包围两个单电池的前表面侧和后表面侧以及所述支架的底面。
12.根据权利要求11所述的电池单元，还包括：
导热片，在两个单电池和所述冷却壳体之间紧密接触。
13.根据权利要求11所述的电池单元，还包括：
电极件，电连接至两个单电池的电极端子；以及
绝缘片，在所述电极端子、所述电极件与所述冷却壳体之间进行绝缘。
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